[發明專利]基于三維掃描技術提取盾構隧道錯縫錯臺量的方法

有效

• 申請號: 201410726695.1
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104457572B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 郭春生;袁釗;付和寬;侯敬宗;程勝一;孫俊;褚平進
• 申請（專利權）人: 上海巖土工程勘察設計研究院有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 上海申蒙商標專利代理有限公司31214
• 代理人: 徐小蓉

技術領域

本發明屬于盾構隧道測量技術領域，具體涉及一種基于三維掃描技術提取盾構隧道錯縫錯臺量的方法。

背景技術

影響地鐵隧道結構變形的原因是多方面的。施工活動本身導致建成的隧道結構產生一定的結構變形，如盾構推進過程中對周邊土體的擾動，完成隧道結構拼裝區段的注漿及漿液置換，進出洞位置、區間橫旁通道的特殊位置的專項施工措施等；投入運營后，列車的震動作用使隧道周邊土體液化，導致隧道結構的變形；地鐵沿線地塊開發的施工活動對隧道結構周邊土體產生擾動，同樣會導致隧道結構的變形。

盾構隧道通常由長度1米或1.2米的襯砌圓環通過縱向固定螺栓固定連接而成，各襯砌圓環由六塊管片通過橫向固定螺栓固定拼裝而成，為確保隧道結構的不滲漏，管片接縫處設置有橡膠止水帶。由于管片的剛度較大，圓隧道結構的變形首先表現為對管片拼裝縫處的拉張和擠壓，導致管片兩端的碎裂和影響止水帶的隔水效果。襯砌管片間的相對變形表現為：1）相鄰管片的相對角度變化（相對旋轉）；2）相鄰管片的相對張開或擠壓；3）相鄰管片的相對位移（相對錯開）。第三種稱之為襯砌環的錯臺，錯臺對連接螺栓產生內力，較大的錯臺導致連接螺栓。錯縫錯臺的傳統測量方法主要是通過人工采用游標卡尺或塞尺進行測量，需登高作業且受人為因素影響較大，作業效率也比較低。

發明內容

本發明的目的是根據上述現有技術的不足之處，提供一種基于三維掃描技術提取盾構隧道錯縫錯臺量的方法，該方法通過利用三維激光掃描獲取的隧道點云數據，分別提取相鄰襯砌環間的環縫錯臺量以及相鄰管片間的縱縫錯臺量。

本發明目的實現由以下技術方案完成：

一種基于三維掃描技術提取盾構隧道錯縫錯臺量的方法，所述錯臺量為相鄰所述管片縱縫兩側的錯臺量，其特征在于所述方法包括如下步驟：根據三維激光掃描獲取的隧道內壁正射影像提取相鄰管片之間的縱縫位置信息；垂直于隧道襯砌環的中心軸線設置切面S，并提取所述切面S兩側ε/2距離范圍內的隧道襯砌環點集P₁、P₂；分別將所述切面S兩側的所述點集P₁、P₂投影到切面S上獲得兩個斷面切片；對兩個所述斷面切片上的圓弧分弧段進行擬合，計算所述縱縫處相鄰弧段沿半徑方向的錯開量，該錯開量即為相鄰所述管片縱縫兩側的錯臺量。

所述縱縫信息是指所述縱縫的里程及其切面的三維空間參數。

一種基于三維掃描技術提取盾構隧道錯縫錯臺量的方法，所述錯臺量為相鄰所述襯砌環的環縫兩側的錯臺量，其特征在于所述方法根據三維激光掃描獲取的隧道內壁正射影像提取相鄰襯砌環之間的環縫信息；平行于所述隧道的中心軸線沿所述隧道內壁橫跨相鄰所述襯砌環之間的環縫設置基準線段L，所述基準線段L與所述隧道中心軸線構成平面η；提取距離所述基準線段L在隧道襯砌環ε/2范圍內弧段的點集Q；將點集Q投影到所述平面η內，將所述環縫兩側的投影線段各自分別按直線擬合，擬合后的兩條所述投影線段的錯開量即為相鄰所述襯砌環的環縫兩側的錯臺量。

所述基準線段L在所述環縫兩側的距離為所述襯砌環環寬度的二分之一。

所述環縫信息是指所述環縫的里程及其切面的三維空間參數。

所述ε的取值為0-2cm之間。

本發明的優點是，該方法可應用于盾構隧道相鄰管片間的錯臺量提取以及相鄰襯砌環之間的錯臺量提取，精確度和效率較高，提取的錯臺量可標注于隧道正射展開影像圖中，用于對隧道結構拼接質量和變形參數進行評估，適用于盾構管片結構施工、定期維護檢測等行業。

附圖說明

圖1為本發明中切面S示意圖；

圖2為本發明中存在錯臺的拼裝縫兩側的點云示意圖；

圖3為本發明中兩側點云數據依次投影至切面S示意圖；

圖4為本發明中襯砌環內管片間的縱縫錯縫示意圖；

圖5為本發明中襯砌環之間的環縫錯縫示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖通過實施例對本發明的特征及其它相關特征作進一步詳細說明，以便于同行業技術人員的理解：

如圖1-5，圖中標記1-5分別為：襯砌環1、錯縫2、錯縫3、管片4、管片5。

實施例：如圖1-5所示，本實施例具體涉及一種基于隧道三維激光掃描測量數據提取單圓盾構隧道相鄰管片間和相鄰襯砌環錯臺量的方法，具體如下：

【相鄰管片間的縱縫錯臺量提取】：